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SX130芯片的LoRa网关吞吐量是SX127芯片的多少倍?

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安防传说人物

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发表于 2023-6-16 16:45:39 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.吞吐量,LoRa网关的重要性能' k% N1 X% ?3 _) D4 `
从广义上讲,网关是连接2个不同网络的设备。如果一个设备,它能将LoRa无线网络和Internet连接起来,它就是一个LoRa网关。/ w3 F% H* M, o$ p
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目前,大部分的LoRa网关采用SX1301基带芯片,也有部分使用SX1276/8单信道芯片。那么,SX1301芯片的数据吞吐量是SX1276/8芯片的多少倍呢?我们一起来探讨。
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2.误解1:SX1301=48个SX1276/8
3 S. L4 W3 v$ t, Q有些行业朋友认为,SX1301有8通道,每个通道可以接收6个正交(速率不同,互不干扰)LoRa信号,那么,SX1301 = 8 x 6 = 48个SX1276/8。然而,这是不正确的!下文摘自《SX1301 Datasheet》Page-18IF0 to IF7 channels它明确地说明:SX1301能同时解调的LoRa数据包不超过8个。
1 h4 _' S+ H8 ^0 `9 a+ N/ d! T# Y) w/ v, E) F9 I: n+ s: P
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如果您只需要知道结果,看完上面的数字----8,就OK了,请移步。9 M* J) X% `6 X7 Q
+ R& {+ F8 x& e' j4 R2 G" Z, E' ]
如果您和我们一样,喜欢探寻更深层次的原因,请接着看下面的解释。看到下面SX1301的框架图,很快会得到2个启发:
8 L! ]) i' U6 U3 J# q4 A: k6 F, q6 ^
- a7 {* N5 n+ J4 h1 o( z" U* ]  f1)它只有8路LoRa解调器,这才是真正的瓶颈!那怕一个通道(IF0~IF7)接收了6个正交数据包,解调器也只负责处理其中一个。2 C& o0 f" h; q- q5 r. G; K' L
. s0 f6 ?( P6 i- u8 o4 q0 A
2)当一个通道接收LoRa信号后,会启动3个工作进程:数据包仲裁MCU,分配解调器给“合适”的LoRa通道;前导码搜索引擎,查找一个LoRa数据包的起始信号;LoRa解调器,解析该LoRa数据包。
2 E" G- f! ]# g" R
0 _+ q, z. r1 w# a2
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1 y  a8 ~0 X2 q8 Z& ~, V6 O' Y3 u刚才谈到:数据包仲裁MCU,分配解调器给“合适”的LoRa通道。那么,什么才是合适呢?这个优先级包括:接收数据包的速率,信道(IF0~IF7),射频通道(即,2个SX1255/7,分别对应Radio A和B),接收数据包的信号强度。5 z6 C% a7 J' x) ?
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6 T# M' X% N. k3 D5 O0 m# ?) T# t" a& I: T% Q5 ^. b
数据包仲裁MCU的优先级,是由Semtech的固件决定的,用户无法更改。这也是芯片厂商的天生优势----制定游戏规则,限定玩家的范围。
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3.误解2:SX1301=8个SX1276/8( f' Y0 E5 w, p, v5 I
那么,SX1301芯片是否等于8个SX1276/8呢?也不正确!因为,这忽略了SX1301芯片的ADR技术。
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ADR(Adaptive Data Rate,速率自适应),如下图所示,依赖Node和SX1301-Gateway的距离:越近,Node将采用高速率;越远,Node将采用低速率。这可以有效地提高网络吞吐量。1 g! ?: S: r& v% K& H. Z
" W5 s* ~5 ?+ u0 x$ i
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/ a: h8 S* D- Q* z2 l0 O! o, S4.更真实的评估
% H4 E- J/ S+ X" f. GSX1301芯片的ADR技术能提高吞吐量,要准确计算性能的提升却比较难,因为,它依赖实际网络中节点的物理位置分布。
& x" X9 Z$ f! C3 P# w' s* b1 S8 C% U/ g! Y& h
因为LoRa的长距离优势,往往基于低速率,即下表的SF12=293bps;可以看出,SF10(中速率)约为低速率的3倍,SF7(高速率)约为低速率的18倍。4 P7 C% q! E9 j$ [  F

, _8 D2 S+ z4 X  ?% l6( J# h) g$ Y) |9 r
+ W! ?/ K, a# Y$ s1 G
为此,我们提出数学统计模型。设网络节点的位置呈正态分布(这是最符合工程实施的概率分布)。如下图所示:68.2%属于常态,即ADR用不上;27.2%,ADR能提高约3倍吞吐量;4.6%,ADR能提高18倍吞吐量。
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8 j2 X& j" _( Y+ w这样一来,ADR提高吞吐量为:68.2%x 1 + 27.2% x 3 + 4.6% x 18 = 232.6%
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小结:运用ADR的SX1301吞吐量相当于(8 x 232.6%) = 18.6 个SX1276/8! ?, H9 w$ e, q$ {% }; A
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